Java数组及引用
目录标题
- 数组的基本概念
-
- 数组的创建及初始化
- 数组的使用
- 数组引用类型
-
- 初识JVM的内存分布
- 基本类型变量与引用类型变量
- 认识null
- 数组的应用场景
-
- 保存数据
- 作为函数的参数
- 作为函数的返回值
- 二维数组
数组的基本概念
数组：可以看成是相同类型元素的一个集合。在内存中是一段连续的空间。
- 数组中存放的元素的类型相同
- 数组的空间是连在一起的
- 每个空间有自己的编号，起始位置的编号为0，即数组的下标
数组的创建及初始化
//在定义数组的过程当种，[]里面都不能出现数字
T[] 数组名 = new T[N];
T：表示数组中存放元素的类型
T[]：表示数组的类型
N：表示数组的长度
int[] array1 = new int[10]; // 创建一个可以容纳10个int类型元素的数组
double[] array2 = new double[5]; // 创建一个可以容纳5个double类型元素的数组
String[] array3 = new double[3]; // 创建一个可以容纳3个字符串元素的数组
数组的初始化主要分为动态初始化以及静态初始化。
- 动态初始化：在创建数组时，直接指定数组中元素的个数
int[] array = new int[10]//没有初始化默认值为0
- 静态初始化: 在创建数组时不直接指定数据元素个数，而直接将具体的数据内容进行指定
int[] array1 = new int[]{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9};
double[] array2 = new double[]{1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0};
- 静态初始化虽然没有指定数组的长度，编译器在编译时会根据{}中元素个数来确定数组的长度。
- 静态初始化时, {}中数据类型必须与[]前数据类型一致。
- 静态初始化可以简写，省去后面的new T[]
//在整体初始化的时候，只能在定义的时候初始化
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1,2,3,4,5};
int[] array2 = new int[]{1,2,3,4,5};
int[] array3 = new int[5];
//int[] array4;
//array4 = {1,2,3,4}; //err
int[] array4;
array4 = new int[]{1,2,3,4};
}
如果没有对数组进行初始化，数组中元素有其默认值.如下图
如果数组中存储元素类型为引用类型，默认值为null.
public static void main(String[] args) {
int[] arr1 = {1,2,3,4,5};
System.out.println(arr1[0]);//1 访问
arr1[0]=99;
System.out.println(arr1[0]);//99 访问
}
- 数组是一段连续的内存空间，因此支持随机访问，即通过下标访问快速访问数组中任意位置的元素
- 下标从0开始，介于[0,N)之间不包含N，N为元素个数，不能越界，否则会报出下标越界异常
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1,2,3};
System.out.println(array[3]);
//Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException(数组越界异常): 3
// at Test.main(Test.java:13)
}
数组的使用
数组在内存中是一段连续的空间，空间的编号都是从0开始的，依次递增，该编号称为数组的下标，数组可以通过下标访问其任意位置的元素。
//遍历数组
//在数组中可以通过数组对象.length 来获取数组的长度
//for和foreach区别:如果使用到下标，则使用for;
//foreach((数组的类型+定义的变量):(数组名))：每循环一次，放到变量里面去
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1,2,3,4,5};
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
System.out.print(array[i] + " ");
}
System.out.println();
System.out.println(array.length);
for (int x : array) {
System.out.print(x+" ");//foreach增强for循环
}
System.out.println();
}
数组引用类型
初识JVM的内存分布
内存是一段连续的存储空间，主要用来存储程序运行时数据的。比如：
- 程序运行时代码需要加载到内存
- 程序运行产生的中间数据要存放在内存
- 程序中的常量也要保存
- 有些数据可能需要长时间存储，而有些数据当方法运行结束后就要被销毁
- 程序计数器 (PC Register): 只是一个很小的空间, 保存下一条执行的指令的地址
- 虚拟机栈(JVM Stack): 与方法调用相关的一些信息，每个方法在执行时，都会先创建一个栈帧，栈帧中包含
有：局部变量表、操作数栈、动态链接、返回地址以及其他的一些信息，保存的都是与方法执行时相关的一
些信息。比如：局部变量。当方法运行结束后，栈帧就被销毁了，即栈帧中保存的数据也被销毁了。
本地方法栈(Native Method Stack): 本地方法栈与虚拟机栈的作用类似. 只不过保存的内容是Native方法的局部变量. 在有些版本的 JVM 实现中(例如HotSpot), 本地方法栈和虚拟机栈是一起的- 堆(Heap): JVM所管理的最大内存区域. 使用 new 创建的对象都是在堆上保存 (例如前面的 new int[]{1, 2,
3} )，堆是随着程序开始运行时而创建，随着程序的退出而销毁，堆中的数据只要还有在使用，就不会被销毁。- 方法区(Method Area): 用于存储已被虚拟机加载的类信息、常量、静态变量、即时编译器编译后的代码等数
据. 方法编译出的的字节码就是保存在这个区域
基本类型变量与引用类型变量
基本数据类型创建的变量，称为基本变量，该变量空间中直接存放的是其所对应的值；
而引用数据类型创建的变量，一般称为对象的引用，其空间中存储的是对象所在空间的地址。
public static void func() {
int a = 10;
int b = 20;
int[] arr = new int[]{1,2,3};
}
a、b、arr，都是函数内部的变量，因此其空间都在main方法对应的栈帧中分配，a、b是内置类型的变量，因此其空间中保存的就是给该变量初始化的值。array是数组类型的引用变量，其内部保存的内容可以简单理解成是数组在堆空间中的首地址。
引用变量并不直接存储对象本身，可以简单理解成存储的是对象在堆中空间的起始地址。通过该地址，引用变量便可以去操作对象。有点类似C语言中的指针，但是Java中引用要比指针的操作更简单。
public static void main(String[] args) {
int[] array1 = {1,2,3,4,5};
int[] array2 = array1;
//Arrays.toString()方法用来将数组转换成字符串输出;
String ret1 = Arrays.toString(array1);
String ret2 = Arrays.toString(array2);
System.out.println(ret1);
System.out.println(ret2);
}
认识null
null 在 Java 中表示 “空引用” , 也就是一个不指向对象的引用
//Java 中并没有约定 null 和 0 号地址的内存有任何关联
public static void main(String[] args) {
int[] arr = null;
System.out.println(arr[0]);
}
//Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException(空指针异常)
// at Test.main(Test.java:11)
null 的作用类似于 C 语言中的 NULL (空指针), 都是表示一个无效的内存位置. 因此不能对这个内存进行任何读写操作. 一旦尝试读写, 就会抛出 NullPointerException
数组的应用场景
保存数据
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1, 2, 3};
for(int i = 0; i < array.length; ++i){
System.out.println(array[i] + " ");
}
}
作为函数的参数
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1,2,3,4,5};
print(array);
System.out.println(array[0]);//8，两个引用指向了同一个对象
}
public static void print(int[] arr) {
arr[0] = 8;
for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
System.out.print(arr[i]+" ");
}
}
public static void main(String[] args) {
int[] array = {1,2,3,4,5};
System.out.println("前: "+ Arrays.toString(array));//前: [1, 2, 3, 4, 5]
func1(array);
System.out.println("后: "+ Arrays.toString(array));//后: [1, 2, 3, 4, 5]
}
public static void func1(int[] arr) {
arr = new int[]{9,8,7,6};//让形参指向了一个新的对象
}
总结: 所谓的 “引用” 本质上只是存了一个地址. Java 将数组设定成引用类型, 这样的话后续进行数组参数传参, 其实只是将数组的地址传入到函数形参中. 这样可以避免对整个数组的拷贝(数组可能比较长, 那么拷贝开销就会很大).
作为函数的返回值
public static void main(String[] args) {
int[] ret = fun2();
System.out.println(Arrays.toString(ret));//[10, 20]
}
public static int[] fun2() {
int a=10;
int b=20;
return new int[]{a,b};
}
二维数组
二维数组本质上也就是一维数组, 只不过每个元素又是一个一维数组.
基本语法:
数据类型[][] 数组名称 = new 数据类型 [行数][列数] { 初始化数据 };
//Java当中，不可以省略行，但可以省略列
public static void main(String[] args) {
int[][] array1 = {{1,2,3},{3,4,5}};
int[][] array2 = new int[2][3];
int[][] array3 = new int[][]{{1,2,3},{4,5,6}};
int[][] array4 = new int[2][];
array4[0] = new int[3];//不规则的二维数组
array4[1] = new int[5]; System.out.println(array1.length);//行的长度
System.out.println(array1[1].length);//每一列的长度
for (int i = 0; i < array1.length; i++) {
for (int j = 0; j < array1[i].length; j++) {
System.out.print(array1[i][j]+" ");
}
System.out.println();
}
//第一个for循环使用foreach语法，遍历array1中的每个一维数组tmp
//在第二个for循环中，同样使用foreach语法，遍历当前一维数组tmp中的每个整数x
for (int[] tmp : array1) {
for (int x : tmp) {
System.out.print(x + " ");
}
System.out.println();
}
String ret = Arrays.deepToString(array1);
System.out.println(ret);
}